01 de fevereiro de 2018     | Correio Braziliense

Divulgação

Um prédio pouco movimentado, à beira de uma estrada e pintado todo de preto, contém, em seu interior, uma exibição das tecnologias mais avançadas que a imaginação pôde criar. Uma visita ao local revela — entre alguns dispositivos familiares — aparelhos capazes de transferir sensações de uma pessoa para outra, objetos contendo cópias exatas de mentes humanas e hologramas conscientes. O museu aparece na mais recente temporada de Black Mirror, série aclamada por brincar com os limites da tecnologia, e tem aparelhos que parecem ficção científica. Mas, talvez, o que mais impressione é que os episódios são baseados em algumas tecnologias já existentes, o que nos faz pensar sobre o tipo de mundo que estamos construindo com o progresso tecnológico.

Lançada no fim de dezembro, a quarta temporada traz às telas discussões recentes da comunidade científica. Um tema com bastante destaque são as interfaces entre o cérebro e um computador, que, na série, permitem que um personagem entre completamente em um videogame de realidade virtual ou que uma mãe monitore tudo o que a filha vê. Na realidade, as BCIs (Brain-Computer Interface) são postas em prática nos laboratórios, principalmente os das áreas médicas. Elas leem a atividade cerebral de pacientes e permitem que se controlem uma prótese ou um computador, por exemplo, apenas com o pensamento.

“Uma BCI é, basicamente, um aparelho cujo objetivo é detectar ondas cerebrais e traduzi-las para um sistema computacional. A ideia é compreender o desejo da pessoa. Se ela quer, por exemplo, mover o cursor de um mouse”, explica Alcimar Barbosa, coordenador do Laboratório de Engenharia Biomédica da Universidade Federal Fluminense (UFF).

A primeira etapa da tecnologia consiste em captar as ondas cerebrais, o que pode ser feito dentro ou fora do cérebro. Muitas aplicações atuais instalam sensores em um capacete, que, ao entrar em contato com o couro cabeludo, consegue ler as ondas eletromagnéticas emanadas pelo órgão. “Mas a caixa craniana é um isolante. O sinal chega atenuado, com muito ruído”, afirma Fernando Von Zuben, professor e pesquisador do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia, o BRAINN, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). A alternativa é implantar os sensores dentro do cérebro, o que requer uma cirurgia e traz outros tipos de problemas, como riscos de infecções e perda de eficiência ao longo do tempo, pois os dispositivos invasivos tendem a se oxidar.

Em Black Mirror, duas opções são exibidas. Coloca-se um aparelho do tamanho de uma moeda sobre a têmpora de um personagem para transportá-lo a um ambiente virtual. Outra saída, mais invasiva, é injetar o dispositivo no cérebro com uma seringa. O procedimento, porém, não se compara à cirurgia cerebral usada para implantar sensores em pacientes reais. Além disso, é difícil pensar em um único sensor que consiga captar informações suficientes. “O cérebro não funciona em caixinhas, ele funciona todo de uma vez”, afirma Barbosa. Segundo o professor da UFF, é preciso posicionar diversos sensores em regiões diferentes do órgão para captar uma fração das ondas geradas. “Nós coletamos as informações que podemos, mas isso gera uma imprecisão. Não podemos captar todo o cérebro a todo tempo”, pondera.

Benefícios médicos

A medicina assistiva é a área que, hoje, mais utiliza as BCIs. Em fevereiro passado, por exemplo, pesquisadores da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, demonstraram, na revista eLife, uma interface que permite a pacientes com paralisia digitar e controlar o cursor do mouse diretamente com o cérebro. Nos testes, o dispositivo superou em três vezes a velocidade de escrita dos anteriores: os participantes conseguiram digitar até oito palavras por minuto. O resultado é baixo se comparado à velocidade média que uma pessoa consegue digitar, cerca de 40 palavras por minuto, o que mostra a dificuldade de se traduzir em tempo real a intenção de alguém para um computador.

No Brasil, esse tipo de pesquisa é bastante forte. Um dos mais conhecidos é o Projeto Andar de Novo, coordenado pelo pesquisador Miguel Nicolelis. Ele usa exoesqueletos controlados por BCIs para ajudar na recuperação de pacientes com deficiências motoras. Em 2016, em estudo publicado na revista Scienific Reports, mostrou como, após um ano de treinamento com os dispositivos, pessoas paraplégicas recuperaram parte das sensações e do controle muscular.

Segundo Von Zuben, à medida que as pesquisas superarem dificuldades técnicas, as BCIs podem ser aplicadas de diversas formas. Existem, inclusive, cientistas que se preparam para quando tivermos os meios de transferir completamente uma consciência para um computador ou para uma realidade virtual, exatamente como acontece em Black Mirror. “Com a evolução da capacidade de classificar os sinais do cérebro, não há muito limite para essa tecnologia. Ela pode trazer conclusões impressionantes. Será possível, por exemplo, descobrir se uma pessoa está mentido ou falando a verdade, até inserir alguém em mundos virtuais.”

24 de Maio de 2016

por Erik Nardini Medina *

Imagine para uma pessoa com alto grau de limitação motora voltar a ter um pouco mais de independência? Tarefas de diferentes complexidades são possíveis por meio de uma metodologia chamada de BCI. A sigla para Brain Computer Interface, que em bom português significa Interface Cérebro-Computador, está longe de ser assunto novo, mas é uma área que sempre se reinventa a partir de pequenas-grandes conquistas. Nada de ficção por aqui!

O pesquisador André Ferreira do departamento de engenharia elétrica da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), conta que uma série de atividades podem ser feitas – por incrível que possa parecer! – usando a força do pensamento, graças a um paradigma chamado de imagética motora.

“Basta você pensar, por exemplo, em mexer a mão direita, ou pensar em mexer os pés. Não precisa executar o movimento (mesmo porque a pessoa às vezes não tem essa capacidade), mas basta imaginar o movimento e o sistema detecta isso. Isso é muito mais intuitivo e você não depende de um estímulo externo, mas requer todo um período de aprendizado”, conta.

Basta que o paciente pense em executar um movimento (inclusive de um membro paralisado) para que o sistema reconheça sua intenção e transmita o comando à máquina.

DE QUE MANEIRA O CÉREBRO SE COMUNICA COM A MÁQUINA?

Mas, para atingir resultados como esses, o cérebro precisa se comunicar sem interferência com o computador, o que acontece em três etapas principais: processamento de sinais, seleção de atributos e classificação.

Resumidamente, a primeira etapa amplifica dados extraídos do cérebro por meio de eletroencefalograma. Na parte dois, os pesquisadores isolam esses dados e, na terceira etapa, os dados são classificados para que possam ser definitivamente reconhecidos pelo computador, como sintetiza o professor doutor Romis Attux, da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

“Processamos basicamente sinais oriundos de eletroencefalografia (EEG). São sinais elétricos, potenciais elétricos medidos na região do escalpo, e a finalidade do processamento é melhorar a qualidade dos sinais de modo que a gente possa depois traduzir a intenção do usuário – que ele vai nos transmitir através do seu cérebro – em um comando, por exemplo para uma cadeira de rodas robótica ou algum outro tipo de destino”, explica Attux, que também é pesquisador do Brazilian Institute of Neuroscience and Neurotechnology (BRAINN).

DIVERSAS UTILIDADES PARA A TECNOLOGIA

Além da Imagética Motora, que permite que os usuários realizem tarefas apenas pensando no que gostariam de executar, existem outros recursos. Um deles, bastante utilizado, é o SSVEP. Por meio deste método, uma tela de computador emite estímulos luminosos em diferentes frequências. Esses sinais são captados pelo eletroencefalograma e então processados para que o computador compreenda qual tarefa o usuário planeja executar.

Em um exemplo de BCI em ação, o usuário da touca com eletrodos é capaz de controlar, remotamente, o funcionamento do carrinho vermelho. Assista a demonstração no vídeo abaixo.

“[O SSVEP] São os potenciais visuais evocados de estado permanente. Basicamente, se eu colocar um estímulo luminoso numa dada frequência e te apresentar esse estímulo, quando olharmos o EEG na parte occipital do cérebro, que é responsável pela parte visual, você vai ver que naquela frequência de estimulação terá um pico de energia”, analisa Ferreira da UFES, acrescentando:

“O que a gente pode fazer? Eu coloco diferentes ações, cada uma piscando com uma frequência diferente. Por exemplo: coloco uma seta para virar à esquerda, coloco uma frequência de 10 hertz. Uma seta pra virar à direita, uma outra frequência. Então basta o usuário olhar, focar no estímulo visual, o EEG é contaminado por esse estimulo e o software reconhece e executa a ação necessária”.

Com o paradigma SSVEP o usuário transmite suas intenções à máquina fixando o olhar em estímulos luminosos. Ele não precisa fazer nada além disso.

COMANDOS DADOS ATRAVÉS DE UM ‘CAPACETE’ DE ELETRODOS

O professor doutor Romis Attux, do BRAINN.

Para que a BCI aconteça, o usuário fica com eletrodos conectados à cabeça (como nas fotos acima). Esses dispositivos são acoplados do lado externo, sem necessidade de cirurgias ou qualquer outro procedimento clínico. No caso da imagética motora, os pesquisadores descobriram que o simples ato de imaginar um movimento já é suficiente para gerar uma atividade no córtex motor, e é bem nessa região que são implantados eletrodos.

“A gente usa os mesmos eletrodos. Só que na parte de imagética a gente concentra a atenção nos eletrodos que estão sobre o córtex motor, e na parte de SSVEP a gente trabalha principalmente com a região dos eletrodos que estão próximos do córtex visual. Assim, nós conseguiremos detectar uma informação que a pessoa está captando visualmente. Mas os eletrodos são os mesmos”, esclarece Attux.

Agora que você entendeu um pouco mais sobre o que é a BCI, vai assistir a filmes como “Fenômeno”, em que John Travolta passa a controlar coisas com a mente, “X-men” ou “Matrix”, obviamente, com um olhar muito mais crítico!

* Jornalista formado pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-Campinas), aluno da especialização em Jornalismo Científico do Laboratório de Estudos Avançados em Jornalismo (Labjor/Unicamp). É bolsista MídiaCiência/FAPESP.